JP4838695B2 - 線幅測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、LCD（ Liquid Crystal Device ）基板またはカラーフィルタ基板の線幅測定装置に関わる。

従来、LCD（ Liquid Crystal Device ）を製作する場合に、LCD 基板とカラーフィルタ基板の貼り合わせをする際に、LCD 基板に形成された画素とカラーフィルタの画素が精度良く重なることが必要であった。

LCD 基板に形成された画素とカラーフィルタの画素を精度良く重ね合せるためには、LCD 基板とカラーフィルタ基板の製作段階で、各々の基板の長寸法測定をする装置、及び、各々の基板に形成されたパターンの線幅を測定する装置が必要である。そして、精度良く長寸法測定もしくはパターンの線幅を測定するためには、各々の基板を平坦に固定し、たわみによる測定誤差を少なくすることが必要であった。以下、このような装置を LCD 線幅測定装置と称する。

LCD 市場の増大に伴い、製造段階での基板サイズは、1500 mm × 1850 mm 、板厚 0.6 mm 〜 1950 mm × 2250 mm 、板厚 0.6 mm と大型化の傾向にある。

従来から、基板を固定して、平坦を保つ吸着板としては、ガラス製吸着板と、アルミニウム材を剣山加工したアルミ吸着板の２種類がある。
図１は、従来の LCD 自動線幅測定装置の概略を示す斜視図である。LCD 基板 1 は、ガラス吸着板 2 の上で固定されている。
ガラス吸着板 2 と光学顕微鏡 3 は、石定盤 4 の上に搭載されている。
このとき、石定盤 4 とガラス吸着板 2 の間には、透過照明用のヘッドを収納するためのスペースがあり、ガラス吸着板 2 は、吸着板裏面より、透過照明用のヘッドからの光を照射して基板のパターンを透過した光の濃淡を基板上面に設置した光学顕微鏡 3 により拡大され測定または検査される。

図２は、従来のガラス吸着板を説明するための図である。図２によって、従来のガラス製吸着板について説明する。図２は、図１の LCD 自動線幅測定装置の一部を表示している。図２(a) は、LCD 自動線幅測定装置のガラス製吸着板 2 の部分の平面図（装置の上方から見た図）で、図２(b) は、LCD 自動線幅測定装置のガラス製吸着板 2 の部分の正面断面図（横（矢印21 ）方向から見た断面図）である。また、図2(c) は、図２(b) のガラス製吸着板 2 の一部を拡大表示した断面図である。いずれも説明に不要な部分は省略して描いている。

図２において、ガラス吸着板 2 は石定盤 4 上に設置され、ガラス吸着板2 の短手方向（ Y 軸方向〜図２(a) 矢印参照）の２辺 22 と 23 で支持されている。ガラス吸着板 2 は、基板 1 を接触支持する吸着板上部5 （例えば、厚さ：10 mm ）と吸着板上部 5 を支持する吸着板下部6 （例えば、厚さ：25 mm ）によって構成され、その間には、平面度調整機構部 7 がある。吸着板上部 5 と吸着板下部6 はガラスである。

上述したように、LCD 線幅測定装置において、精度良く長寸法測定もしくはパターンの線幅を測定するためには、各々の基板を平坦に固定し、たわみによる測定誤差を少なくすることが必要であった。しかし、石定盤 4 とガラス吸着板 2 の間には、透過照明用のヘッドを収納するためのスペースがあり、支えがない部分があるためたわみが生ずる。
このたわみを、複数の平面度調整機構部 7 によってそれぞれ調整し（図２では、調整のため 吸着板上部 5 と吸着板下部 6 との間を板厚方向に約 2 mm のスペースがある）、吸着板上部5 の平面度を調整することで、± 30 μm 以内に平面を保つ。なお、平面度調整機構部 7 は、基板 2 と吸着板上部 5 の間を真空にして吸着するための吸着機構も備えている。

なお、一般的な検査装置の吸着板の構造については、例えば、特許文献１がある。
特開２００４−１８６６８１号公報

従来のガラス吸着板 2 に使用しているガラスの厚みは、吸着板上部5 は 10 mm 、吸着板下部 6 は 25 mm であり、1950 × 2250 mm 基板対応のガラス吸着板2 において、ガラスの合計質量は 450 kg であり、装置の下部には 4413 Nの大きな力が加わる。このため、取り扱いが非常に難しい。また、ガラス吸着板 2 も特殊なサイズ（標準サイズではない）であり納期及び価格の両面でも問題があった。
また、平面度調整機構部 7 も１箇所あたり、８個の機械加工部品で構成されており、部品製作費および組立工数も増加することにも問題があった。
本発明の目的は、上記のような問題を解決するため、軽量、低価格で、かつ短納期で入手し易い吸着板を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の吸着板は、吸着板上部については、平面精度を確保するため、現状通りガラスで構成したが、吸着板上部についてはガラス材を廃止し、みぞ形鋼等の JIS G 1392 のような標準規格の鋼材（サイズも標準）を採用したものである。
また、平面度調整機構部は、７個の機械加工部品と２個購入部品に変更したものである。

即ち、本発明の吸着板は、測定または検査するための基板を固定する、吸着板は、吸着板上部と吸着板下部とで構成され、吸着板下部が標準規格で定められた一般構造鋼で構成されたことを特徴とする。
さらに好ましくは、本発明の吸着板は、基板の平面度を調整するための平面調整機構部を備え、平面調整機構部は、平面度の調整後に常に圧力が加わる皿ばねを有していることを特徴とする。

本発明によれば、吸着板の吸着板下部を標準規格の鋼材に変更することにより、取り扱い容易で、且つ、低価格で短納期で入手し易い吸着板を実現できた。また、皿ばねを採用することにより、平面度調整機構部に常に与圧がかかり、ねじの緩み防止となっており経時変化することなく、平面を保つことができた。
また、吸着板下部は、みぞ形、等辺山形、不等辺山形、または H 形、等の一般構造鋼を梁状に構成しているので、ガラス材に比べてたわみも少なくできるので、平面度調整の度合いも少なくでき、かつ調整する平面度調整機構部の数も少なくできる。

本発明を図３によって説明する。図３は、本発明の一実施例の吸着板の構成を説明するための図である。実施した吸着板 2′は、基板サイズ 920 mm × 800 mm の LCD 基板対応である。なお、1950 mm × 2250 mm の場合には、装置の外形を基板のサイズに応じて大きくする。
図３(a) 〜(c) は三角図法の関係で描かれ、図３(a) は平面図、図３(b) は正面図、図３(c) は側面図である。

なお、図３の LCD 線幅測定装置においても、図２と同様に、石定盤 4 と吸着板 2′の間には、透過照明用のヘッドを収納するためのスペースがあり、吸着板下部 6′以外の構成は、図２と同様である。

図３において、吸着板下部 6′を従来からのガラス材の代替としてみぞ形鋼8 を採用した。みぞ形鋼 8 は、図３(a) の X 軸方向に平行に、基板の上下の辺を支持するように配置される。
みぞ形鋼 8 は、例えば、JIS G 1392 のような標準規格による材質及び寸法を用いているので、安価で、かつ短納期で入手が容易である。また、鋼材であるため、組み立て時の取り扱いがガラスに比べ簡単である。
なお、みぞ形鋼の代わりに、例えば、JIS G 1392 の等辺山形鋼 8 、H 形鋼、不等辺山形鋼、等の一般構造鋼を用いても良い。

吸着板下部 6′には、両端のみぞ形鋼 8 から、ブロックをそれぞれ介して、長手方向に垂直（ Y 軸方向に平行）に４本、梁状に等辺山型鋼 9 を配置している（図３(a) では、参照番号は、１箇所に付し、他は省略している）。このように、X 軸方向には、ブロックを介してそれぞれのみぞ形鋼 8 の間隔を固定し、強度を強めるために等辺山型鋼 9 を配置する。なお、等辺山形鋼 9 の代わりに、不等辺山形鋼、または H 形鋼、等の一般構造鋼を用いても良い。
これら、X 軸及び Y 軸方向に格子状に配置したみぞ形鋼8 や鋼材の固定は、例えば、ねじ等で締結する。図３(d) の M8 または M6 は、それぞれ、JIS 規格のねじの呼びである。

図３において、等辺山型鋼 9 には、図３(d) の断面図で示すように、複数の平面度調整機構部 7′を配置している（図３(a) では、参照番号は、１箇所に付し、他は省略している）。この平面度調整機構部 7′には、皿ばねを採用した購入部品である。

従来の方式では、下ガラス 6 のサイズは964 mm × 844 mm 、板厚 20 mm で質量は48 kg であるため、470.7 N の力がかかる。そして、その際の下サイズ 6 のたわみ量は、53 μm である。
図３の実施例のように、一般構造鋼を用いた場合は、その質量が 9.9 kg で、97.1 N の力しか加わらない。そして、その際の一般構造鋼（例えば、みぞ形鋼8 ）のたわみ量は、25 μm となり、ガラス材に比べてたわみ量も小さい。また、平面度調整もガラス材に比べ簡単である。

次に、平面度調整機構部 7′は、全体的な部品点数は増加したが、購入部品は非常に安価なものである。購入部品は皿ばねを採用しであり、平面度調整後は、常に皿ばねにより与圧が加わり、ねじの緩み防止になっている。
上記を実施することにより、吸着板自体の価格は、従来品に比べ 30 ％の原価低減となった。

上述のように、吸着板の下ガラスを一般構造鋼に変更することにより、取り扱い容易で且つ低価格な吸着板を実現できる。また、皿ばねを採用することにより、平面度調整機構部に常に与圧がかかり、ねじの緩み防止となっており経時変化することなく、平面を保つことができる。
なお、図３の実施例では、みぞ形鋼 8 は、 X 軸方向に平行に、基板の上下の辺を支持するように２本配置されているが、さらに追加して、梁状に配置されている４本の等辺山型鋼 9 に交差するように固定して、格子状に配置しても良い。格子状に３本以上のみぞ形鋼8 と４本以上の等辺山型鋼 9 とを連結するというように、一般構造鋼を格子状に配置することにより、強度を強くすることができる。また軽量にするには、格子状に配置する一般構造鋼を細くしたり配置する本数を少なくすることになる。

従来の LCD 自動線幅測定装置の概略を示す斜視図。 従来のガラス吸着板を説明するための図。 本発明の一実施例のガラス吸着板の構成を説明するための図。

符号の説明

1：基板、 2：ガラス吸着板、 2′：吸着板、 3：光学顕微鏡、 4：石定盤、 5：吸着板上部、 6，6′：吸着板下部、 7，7′：平面度調整機構部、 8：みぞ形鋼、 21：矢印。

Claims (2)

1. 吸着板と光学顕微鏡とが石定盤の上に搭載され、上記石定盤と上記吸着板との間に透過照明用ヘッドを収納し、上記吸着板の裏面より上記透過照明用ヘッドからの光を照射して上記吸着板の上に固定された基板のパターンを透過した光の濃淡を当該基板上面に設置した上記光学顕微鏡により拡大して上記基板に形成されたパターンの線幅を測定する線幅測定装置において、
   上記吸着板は、上記石定盤に設置され、上記吸着板の短手方向の両端２辺で支持されると共に、上記基板と接触支持するガラス製の吸着板上部と、当該吸着板上部を支持する標準規格の一般構造鋼で構成された吸着板下部とで構成されたことを特徴とする線幅測定装置。
2. 請求項１記載の線幅測定装置において、上記吸着板は、上記吸着板上部の平面度を調整するための複数の平面調整機構部を備え、当該平面調整機構部が、上記吸着板下部に固定され、上記吸着板上部の平面度を調整することを特徴とする線幅測定装置。